DE1501634C

DE1501634C - Heat exchanger with mounting of a screw tube bundle by plates

Info

Publication number: DE1501634C
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. Wallisellen Kälin (Schweiz)
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Publication date: 1972-05-10

Description

I 501I 501

Das Hauptpatent betrifft einen Wärmeübertrager mit einem Rohrbündel, das aus mindestens zwei schraubenlinienförmig gewundenen Rohren besteht und durch mindestens drei über den Bündelumfang verteilte Platten, die sich in im wesentlichen radialaxialen Ebenen des Rohrbündels erstrecken, gehaltert ist, wobei die Rohrwindungen in Löchern der Platten verlaufen und nach dem Einbringen in die Platten mittels Keilen durch Verändern ihrer relativen Lage zueinander· elastisch verspannt sind und wobei jeder Keil jeweils zwei Rohrwindungen verspannt. The main patent relates to a heat exchanger with a tube bundle that consists of at least two Consists of helically wound tubes and at least three over the bundle circumference distributed plates, which extend in substantially radial-axial planes of the tube bundle, supported is, wherein the pipe windings run in holes in the plates and after being introduced into the plates are elastically braced by means of wedges by changing their relative position to one another, and wherein each wedge braces two pipe turns.

Bei diesem Wärmeübertrager sind in den Platten runde Löcher vorgesehen, durch welche die Rohre unter der Einwirkung von Keilen jeweils an zwei Stellen ihres Umfanges eingespannt und festgehalten sind. Im Betrieb des Wärmeübertragers können unter dem Einfluß wechselnder Temperaturen die Rohre sich zwischen den beiden Einspannstellen lockern. Durch dieses Lockern erhält das Rohr in seinem Loch Spiel, das verhältnismäßig groß ist, wenn nur zwei Einspannstellen vorhanden sind.In this heat exchanger, round holes are provided in the plates through which the tubes clamped and held under the action of wedges at two points of their circumference are. When the heat exchanger is in operation, the pipes loosen between the two clamping points. Through this loosening, the pipe gets in its Hole game that is relatively large if there are only two clamping points.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das etwa auftretende Spiel möglichst klein zu halten oder ganz zu vermeiden.The invention is based on the object of keeping the game that may occur or as small as possible to be avoided entirely.

Als Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Löcher in den Platten keilförmige Umrißbereiche in solcher Ausbildung aufweisen, das zusammen mit dem Keil für jede Rohrwindung eine Dreipunktauflage gebildet ist.As a solution to the problem it is proposed that the holes in the plates have wedge-shaped contour areas have in such a training that, together with the wedge, a three-point support for each pipe turn is formed.

Durch die erfindungsgemäße Dreipunktauflage bleibt, falls eine Lockerung des Rohres eintritt, das Spiel des Rohres zwischen den drei Einspannstellen klein.With the three-point support according to the invention, if the pipe loosens, the The play of the pipe between the three clamping points is small.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die breiten Enden der keilförmigen Umrißbereiche jeweils zweier einander benachbarter Löcher gegeneinander gerichtet.According to an advantageous embodiment of the invention, the broad ends are wedge-shaped Outline areas of two mutually adjacent holes directed towards one another.

Diese Ausführungsform läßt sich noch weiter dadurch verbessern, daß die beiden einander benachbarten Löcher durch Wegnehmen des die breiten Enden des keilförmigen Umrißbereiches verbindenden Plattensteges zu einem Langloch vereinigt sind. Hierbei bleibt die Fixierung · zweier benachbarter Rohre durch einen einzigen Keil erhalten, jedoch werden die Platten leichter.This embodiment can be further improved in that the two adjacent Holes by removing the one connecting the broad ends of the wedge-shaped outline area Plate web are combined to form an elongated hole. The fixation of two adjacent ones remains here Pipes obtained by a single wedge, however, the panels become lighter.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die keilförmigen Umrißbereiche der Löcher durch aus der Plattenebene ausgebogene, federnd am Rohr anliegende Lappen gebildet sind. Durch diese federnden Lappen ist jegliches Lockern der Rohre vermieden, da auch bei unterschiedlichen Temperaturen ein federndes Anliegen der Lappen an den Rohren gesichert ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, die am Rohr anliegenden Flächen der Keile als Federlappen auszubilden, die quer zur Ebene der Keile stehen. Vorzugsweise ist der Winkel α zwischen der am Rohr anliegenden Fläche des Keiles und dem seinem schmalen Ende benachbarten keilförmigen Umrißbereich des Loches größer als der zweifache Betrag des Reibungswinkels.A further advantageous embodiment of the invention consists in that the wedge-shaped contour areas of the holes are formed by tabs bent out of the plane of the plate and resting resiliently on the tube. These resilient tabs prevent any loosening of the pipes, since resilient contact between the tabs and the pipes is ensured even at different temperatures. In a further embodiment of the invention, it is also possible to design the surfaces of the wedges resting on the pipe as spring tabs which are transverse to the plane of the wedges. Preferably, the angle α between the surface of the wedge resting on the pipe and the wedge-shaped contour area of the hole adjacent to its narrow end is greater than twice the amount of the angle of friction.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigtTwo exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil eines Wärmeübertragers nach der Erfindung,Fig. 1 is a section through part of a Heat exchanger according to the invention,

Fig. 2 ebenfalls einen Schnitt durch einen Teil eines Wärmeübertragers gemäß Linie A-B in Fig. 3, Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie C-D in Fig. 2,FIG. 2 also shows a section through part of a heat exchanger according to line AB in FIG. 3, FIG. 3 shows a section according to line CD in FIG. 2,

F i g. 4 einen Schnitt gemäß der Linie E-F in Fig. 2.F i g. 4 shows a section along the line EF in FIG. 2.

In Fig. 1 ist ein Teil einer Platte 4 dargestellt, in der die Rohrwindungen 2 gehaltert sind, von denen hier zwei gezeichnet sind. In der Platte 4 sind Löcher 48 vorgesehen, die der Aufnahme der Rohrwindungen 2 dienen und keilförmige Umrißbereiche aufweisen. In diesem Beispiel sind die Löcher 48 so angeordnet, daß die breiten Enden des keilförmigen Umrisses gegeneinander gerichtet sind. Zwischen den beiden Rohrwindungen 2 ist ein Keil 9 angebracht, der mit seinen Keilflächen 49 die beiden Rohrwindungen 2 gegen die keilförmigen Umrißbereiche der Löcher 48 drückt, so daß für jedes Rohr 2 eine sichere Dreipunktauflage entsteht. Der Winkel α zwischen der Keilfläche 49 und der dem schmalen Ende des Keiles 9 benachbarten Keilseite des Loches 48 ist größer als der doppelte Betrag des Reibungswinkels. Zur Sicherung des Keiles 9 ist er mit seinem breiten Ende an der Platte 4 angeschweißt.'In Fig. 1 part of a plate 4 is shown in which the pipe windings 2 are supported, of which here two are drawn. In the plate 4 holes 48 are provided to accommodate the pipe windings 2 serve and have wedge-shaped contour areas. In this example the holes 48 are arranged so that the broad ends of the wedge-shaped outline are directed towards each other. Between a wedge 9 is attached to both pipe windings 2, which with its wedge surfaces 49 the two pipe windings 2 presses against the wedge-shaped contour areas of the holes 48, so that for each tube 2 one secure three-point support is created. The angle α between the wedge surface 49 and that of the narrow end of the wedge 9 adjacent wedge side of the hole 48 is greater than twice the amount of the angle of friction. To secure the wedge 9, it is welded to the plate 4 with its wide end.

F i g. 2 zeigt einen Teil einer Platte 4 mit vier darin gehalterten Rohrwindungen 2. Je zwei benachbarte Löcher mit keilförmigen Umrißbereichen sind hier zu einem Langloch 50 vereinigt, indem der die breiten Enden der keilförmigen Umrisse verbindende Plattensteg entfernt ist. Im Bereich jeder der beiden Rohrwindungen 2 weist jedes Langloch zwei aus der Plattenebene ausgebogene Lappen 51 auf, die federnd an dem zugehörigen Rohr anliegen. Zwischen je zwei benachbarten, innerhalb eines Langlochs 50 angeordneten Rohrwindungen ist ein Keil 9' vorgesehen, dessen Keilflächen ebenfalls als an dem zugehörigen Rohr anliegende Federlappen 52 ausgebildet sind, die quer zur Ebene des Keiles 9' stehen. Die Keile 9' sind an der Platte 4 mittels einer Schweißnaht 53 befestigt. Die drei Lappen 51, 51, 52 bilden jeweils eine Dreipunktauflage und fixieren somit die Rohrwindungen elastisch in der Platte, so daß Wärmedehnungen zwischen den Rohrwindungen und der Platte nachgiebig aufgenommen werden. Diese elastische Fixierung der Rohre hat den weiteren Vorteil, daß keine Grübchenkorrosion auftritt, was besonders wichtig ist, wenn die Wärmeübertrager in Kernreaktoranlagen verwendet werden, denn der bei Grübchenkorrosion sich bildende Abrieb könnte den Reaktorbetrieb gefährden. ^r F i g. 2 shows part of a plate 4 with four pipe windings 2 held therein. Two adjacent holes with wedge-shaped contour areas are combined here to form an elongated hole 50 by removing the plate web connecting the wide ends of the wedge-shaped contours. In the area of each of the two pipe windings 2, each elongated hole has two tabs 51 which are bent out of the plane of the plate and which rest resiliently on the associated pipe. A wedge 9 'is provided between every two adjacent pipe windings arranged within an elongated hole 50, the wedge surfaces of which are also designed as spring tabs 52 resting on the associated pipe, which are transverse to the plane of the wedge 9'. The wedges 9 ′ are fastened to the plate 4 by means of a weld 53. The three tabs 51, 51, 52 each form a three-point support and thus fix the pipe windings elastically in the plate, so that thermal expansions between the pipe windings and the plate are resiliently absorbed. This elastic fixation of the tubes has the further advantage that no pitting corrosion occurs, which is particularly important if the heat exchangers are used in nuclear reactor plants, since the abrasion which forms in the event of pitting corrosion could endanger the operation of the reactor. ^r

Claims

Patent claims:

1. Heat exchanger with a tube bundle that consists of at least two helical lines winding pipes and at least three plates distributed over the circumference of the bundle, which extend in essentially radial-axial planes of the tube bundle, is supported, wherein the pipe windings run in holes of the plates and after being introduced into the plates are elastically tensioned to one another by means of wedges by changing their relative position and wherein each wedge braces two pipe turns, according to patent 1501628, characterized in that that the holes (48, elongated hole 50) in the plates (4) have wedge-shaped contour areas in such a design that together with the wedge (9, 9 ') a three-point support is formed for each pipe turn (2).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the wide ends of the wedge-shaped Outline areas of two adjacent holes (48) directed towards one another are.

3. Heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized in that the two adjacent holes by removing the broad ends of the wedge-shaped outline area connecting plate web are combined to form an elongated hole (50).

4. Heat exchanger according to claim 1 or 3, characterized in that the wedge-shaped Outline areas of the holes (48, 50) by bent out of the plane of the plate and resting resiliently on the tube Tabs (51) are formed.

5. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the adjacent to the pipe Areas of the wedges are designed as spring tabs (52) which are transverse to the plane of the wedges (9 ').

6. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the angle (α) between the surface of the wedge lying against the tube and the wedge-shaped contour area of the hole adjacent to its narrow end is greater than twice the amount of the angle of friction.

1 sheet of drawings